II-1 Les différentes formes d 'ailes - IMS

En partenariat avec l’Université Bordeaux 1 

Et l’Aéroclub de Bordeaux à Saucats

Contenu des cours 

Aérodynamique et mécanique du vol 

Connaissances de l'avion 

Aérodynamique 

Profil d’aile, portance, traînée 

Mécanique du vol 

Aviation légère 

Structure d’un appareil 

Système propulsif 

Hélice 

Axes d’évolution et commandes 

Métérologie Météorologie 

Navigation, réglementation, sécurité des vols 

Histoire de l'aéronautique et de l'espace 

Navigation 

Réglementation 

Espace 

Histoire

Structure des aéronefs

Documents de références BIA 

Cours BIA Académie de Lille 

animateurs du CIRAS: Frédéric WILLOT et Didier VANDERPERRE 

http://www2.ac-lille.fr/ciras/ 

Fiches préparation BIA Académie de Créteil 

Animateur du CIRAS de Charles Puigaillem 

http://www.lge.ens-cachan.fr/bia/fna/index2.htm 

Le site de la Fédération Française Aéronautique 

Lien vers la page BIA 

http://ffa-jeunes.ens-cachan.fr/Bienvenue.html

STRUCTURE DES AERONEFS 

Composition générale d’un aéronef 

Les différentes formules aérodynamiques 

Les dispositifs hypersustentateurs 

Le train d’atterrissage 

Les commandes de vol 

Structure de la cellule


I Composition générale d’un aéronef 

Composition générale des avions 

Composition générale des hélicoptères



I -1 Composition générale des avions 

20 

1 2 3 4 

19 

18 

17 

1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 20: Hélice Moteur Verrière Cokpit Extrados Saumon Aileron Empennage Gouverne Roulette Queue fuselage Bord Ailes Bord Train Intrados Nez de d’attaque principal ou à de ou l’avion 

d’aile de fuite piston de cabine de l’avion de canopy l’aile horizontal vertical l’aile queue profondeur 

direction de l’aile 

16 

15 

5 

6 

14 

7 

13 

8 

12 

9 

Jodel D112 

10 

11




7: 11: 12: 1: 2: 3: 4: 5: 6: 8: 9: 10: 13: 14: 15: 16: Empennage Cokpit Cabine Réacteurs Pylône Wynglet Bord Empennage Auxilary Volets Becs Aileron Aile Train Emplanture Train de en de principal auxiliaire 

de d’attache fuite Power flèche bord h. vertical d’aile d’attaque monobloc Unit de fuite 

1 2 

16 

AIRBUS A380 

3 

15 

4 

14 

5 

6 

11 

13 

12 

7 

10 

9 

8




6 

7 

8 

5 

4 

1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: 11: 12: Tube Entrée Becs Saumon Gouvernes Tuyère Gouverne Empennage Aile Siège Cokpit Perche delta de éjectable d’air du bord pitot de d’aile de réacteur de ravitaillement vertical d’attaque direction profondeur en et gauchissement 

vol 

9 

3 

10 11 

2 

12 

1 

Mirage 2000C




Nous constatons que nous retrouvons les mêmes grandes 

parties dans toutes les structures. Leur forme et leur taille 

varient mais leur fonction reste toujours sensiblement la 

même : 

les ailes 

créent la portance et permettent le contrôle en roulis 

l’empennage 

assure la stabilité et le contrôle en tangage et en lacet 

les moteurs 

permettent d’obtenir la vitesse nécessaire au vol 

le fuselage 

permet d’accueillir l’équipage et le chargement de l’avion




Certains avions sont optimisés pour des décollages et 

atterrissages courts, on les qualifie de : 

ADAC ADA C ou STOL (Short Take Off and Landing), 

voire verticaux, on les qualifie alors de : 

ADAV ou VTOL 

.



Composition générale des avions 

Composition générale des hélicoptères



I -2 Composition générale des hélicoptères 

1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: 11: Cokpit Cabine Patins Fuselage Empennage Rotor Empennage Tuyère Pale Turbine Rotor de principal 

passagers queue horizontal vertical 

1 

11 

2 

10 

3 

8 

4 

9 

5 

7 

6 

Gazelle



I -2 Composition générale des hélicoptères 

La portance des hélicoptères est assurée par : 

Les pâles jouent le rôle des ailes d’un avion. 

Le rotor de queue 

permet de compenser la rotation 

parasite du rotor principal. 

Sans lui l’hélicoptère ne serait pas pilotable ! 

le rotor principal









II Les différentes formules aérodynamiques 

II-1 Les différentes formes d ’ailes 

II-2 Les différentes formes de fuselage 

II-3 Les différentes formes d ’empennage 

II-4 Quelques configurations aérodynamiques



II -1 Les différentes formes d ’ailes 

Ailes droites 

Piper Cub




Ailes en flèche 

Angle de flèche 

Alphajet




Ailes 

trapézoïdales 

Ju-52




Ailes delta 

Mirage 2000




Ailes elliptiques 

Spitfire




Biplan Staggerwing




Dièdre positif 

Angle de dièdre 

Jet Provost




Fiat G-22 Dièdre nul




Dièdre négatif 

Alphajet




Aile haute 

Broussard




Aile basse




Aile médiane 

Fouga Magister




L ’allongement d ’une aile est un paramètre important pour ses 

performances. Il est défini par le rapport suivant: 

L est l’envergure de l ’aile et S sa surface (y compris la partie 

traversant le fuselage). 

L 

S 

L ² 

S









II -2 Les différentes formes de fuselage 

Le fuselage doit permettre 

Le fuselage doit permettre d'emporter l'équipage, le carburant, 

la charge utile (s'il y en a) et doit également permettre de fixer 

les différentes parties de l'appareil pour assurer la cohésion de 

l'ensemble




Fuselage cylindrique 

A-330




Section carrée 

A-10 Thumderbolt II




AIRBUS A 300-600ST Belouga 

Section en 8




Fuselage en coque de bateau 

CL315T 

Canadair









II -3 Les différentes formes d ’empennage 

Empennage classique 

SF260




Empennage en T




Bi-dérive 

F18




Empennage 

vertical 

uniquement 

Mirage 2000




Canadair CL415T 

Empennage cruciforme




Empennage papillon 

CM170 Fouga Magister









II -4 Quelques configurations aérodynamiques 

Nous allons utiliser les connaissances acquises 

pour décrire les avions sur les photos suivantes. 

Nous en profiterons pour repérer quelques 

particularités sur certains aéronefs.




Ailes hautes, droites, dièdre nul. 

Empennage classique. 

Savage




Ailes basses, droites, dièdre nul. 


DR400




DG500 

Les planeurs: 

Ailes médianes, droites, dièdre nul. 

Empennage en T.




Ailes basses, trapézoïdales, 

dièdre nul. 


CAP 232




Ailes médianes, trapézoïdales, dièdre nul. 


Yak 55M




Ailes basses, en flèche, dièdre légèrement positif. 


Airbus A340-600




Ailes basses, en flèche, dièdre positif. 


Airbus A380




Le parapente: 

Aile haute, elliptique, dièdre négatif. 

Sans empennage.




Le deltaplane: 

Ailes hautes, en delta, dièdre négatif. 

Sans empennage.




Rafale B 

Ailes basses, en delta, dièdre nul. 

Empennage canard.




SU30 Flanker 

Ailes médianes, en flèche, dièdre nul. 

Empennage double dérive.









III Les dispositifs hypersustentateurs 

Décollage et atterrissage: recherche d’une vitesse minimale : 

• distance nécessaires plus courtes 

• manœuvre plus facile 

utilisation de dispositifs hypersustentateurs 

=² dispositif augmentant la portance 

On recherche pour: 

Le décollage: 

L’atterrissage: 

Compromis entre bonne portance 

et faible traînée 

Meilleure portance possible



III-1 Les volets de bord de fuite 

III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque




Les volets de bord de fuite augmentent la portance en modifiant 

la cambrure de l ’aile et parfois aussi sa surface. 

Les effets des volets de bord de fuite: 

• augmentation plus ou moins importante de la portance 

(en fonction du braquage utilisé) 

• augmentation importante de la traînée 

• augmentation de la sensibilité au vent 

Réduction de la vitesse de décrochage




Dispositifs les plus courants




Utilisation normale des volets: 

Décollage 

effets recherchés: 

• •diminuer la vitesse de décollage 

• garder une bonne accélération 

solution: 

Braquage limité des volets (1er cran) 

Atterrissage 

effet recherché: 

• diminution de la vitesse d ’approche 

solution: 

Braquage maximum des volets selon le vent




Volets simples DR400




Volets Fowler A380




Volets à double fente EMB312




Volets Fowler A340




III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque



III-2 Les dispositifs de bord d ’attaque 

Les becs de bord d ’attaque augmentent la portance en 

modifiant la cambrure de l ’aile et parfois aussi sa surface. 

Les effets des becs de bord d ’attaque: 

• augmentation plus ou moins importante de la portance (en 

fonction du type utilisé) 

• augmentation de la traînée 

• augmentation de la sensibilité au vent 

Réduction de la vitesse de décrochage




Dispositifs les plus courants.




Utilisation normale des becs de bord d ’attaque: 

Décollage 

Les dispositifs amovibles ne sont, en général, pas utilisés. 

Atterrissage 

effet recherché: 

•diminution de la vitesse d ’approche 

Solution: 

Déploiement maximum des becs.




Becs de bord d’attaque




Bec de bord d ’attaque 

d ’un Mirage 2000




Dent de scie sur le bord d ’attaque 

d ’une aile d ’Alphajet.









V Le train d’atterrissage 

IV-1 Les différents types de trains d ’atterrissage 

IV-2 Constitution d ’un atterrisseur


IV Le train d ’atterrissage 

IV-1 Les différents types de train d ’atterrissage 

Le train classique: 2 jambes de train principal+1 roulette de queue 

Le plus répandu aux débuts de l’aviation. Sensible au vent et 

visibilité limitée vers l ’avant plus difficile au sol et à l ’atterrissage 

L’angle de garde est d’une vingtaine de degrés pour éviter le 

basculement sur le nez (mise en pylône). 

G 

CAP 230




Train tricycle: 2 jambes de train principal et 1 roulette de nez 

Meilleure visibilité vers l’avant et moins sensible au vent. 

L’angle de garde est d’une quinzaine de degrés pour éviter le 

basculement sur la queue. 

G 

Yak 18T




Il existe bien d’autres types de trains 

pour des applications particulières: 

• flotteurs ou coque (hydravions) 

• skis, etc… 

Ci-dessous un exemple de train monotrace avec des balancines. 

Harrier Gr7


V Le train d’atterrissage 

IV-1 Les différents types de trains d ’atterrissage 

IV-2 Constitution d ’un atterrisseur



IV-2 Constitution d ’un atterrisseur 

Un train est caractérisé par son empattement et sa voie: 

L’empattement 

est la distance entre le train principal et le train auxiliaire. 

La voie 

est la distance entre les deux jambes du train principal.




1 

1: Vérin hydraulique 

2 

2: Jambe de train 

Train auxiliaire de Mirage 2000 

3 

3: Triangle anti-vrillage 

4 

4: Amortisseur 

5 

5: Roues




1: Vérin hydraulique 

2: Jambe de train 

3: Triangle anti-vrillage 

4: Amortisseur 

5: Roue 

Train principal de Mirage 2000




Le nombre de roues sur 

une même Jambe de train 

d ’atterrissage est variable. 

Il peut aller de 1 à 6. 

Train mono roue 

Train principal de Mirage 2000




Train auxiliaire d’Embraer 175 

Train à 2 roues: 

diabolo




Train principal d’A380 

Boogie 4 et 6 roues









V Les commandes de vol 

V-1 Les axes du mouvement 

V-2 Le Contrôle en tangage 

V-3 Le Contrôle en roulis 

V-4 Le Contrôle en lacet 

V-5 Les surfaces hybrides 

V-6 Les effets secondaires des commandes 

V-7 Le contrôle de la vitesse 

V-8 La compensation statique des gouvernes 

V-9 Les dispositifs de transmission



V-1 Les axes du mouvement














V-2 Le contrôle en tangage 

Le contrôle en tangage est assuré par l’intermédiaire du 

manche ou du volant que l’on actionne d’avant en arrière. 

Si on pousse le manche, 

l’avion pique. 

Si on tire le manche, 

l’avion cabre. 

Le braquage de élévateurs est toujours symétrique.




CAP 10B 

Gouverne de 

profondeur 

ou élévateur




Elévateurs




Le contrôle en profondeur 

est assuré par un 

empennage monobloc 

de type canard sur le Rafale.














V-3 Le contrôle en roulis 

Le contrôle en roulis est assuré par l’intermédiaire du manche 

ou du volant que l’on actionne vers la gauche ou vers la droite. 

Si on incline le manche à gauche, 

l’avion s’incline à gauche. 

Si on incline le manche à droite, 

l’avion s’incline à droite.




Les gouvernes correspondantes s’appellent des ailerons. 

CAP 10B 

Le braquage des ailerons est dissymétrique




Sur ce Junkers 52,les 

ailerons occupent le bord 

de fuite de l’aile sur toute 

l’envergure. 

L ’aileron est levé du côté 

de l’aile qui descend et il 

est abaissé du côté de l’aile 

qui monte.














V-4 Le contrôle en lacet 

Le contrôle en lacet est assuré par l’intermédiaire du palonnier 

que l’on actionne au pied 

La gouverne de direction se trouve 

sur la dérive. 

On l’appelle parfois drapeau de la 

dérive. 

en poussant à gauche ou à droite.




Si on met du pied à gauche, 

le nez part à gauche. 

Si on met du pied à droite, 

le nez part à droite.




CAP 10B 

Les avions de 

voltige ont des 

gouvernes 

de grande taille 

pour assurer 

une bonne 

manœuvrabilité


V Les commandes de vol















Les gouvernes ne sont pas toujours séparées sur les trois axes. 

Le contrôle en tangage et en roulis est assuré par les mêmes 

gouvernes sur la dérive papillon de ce Fouga Magister.




Mirage 2000 

Elévateur + 

volet 

Elévateur + 

aileron = 

élevon















LA PROFONDEUR: 

Effets primaires: 

• •le nez monte ou descend 

• la vitesse diminue ou 

augmente 

Effets secondaires: 

• •Aucun 

Si on tire sur le manche, le 

nez de l’avion monte et la 

vitesse diminue. 

Si on pousse sur le manche, 

le nez de l’avion descend et 

la vitesse augmente.




LE GAUCHISSEMENT: 


•l’avion s’incline à droite ou à 

• 

gauche 


• 

•le nez part en sens inverse de 

l’inclinaison = lacet inverse 

Si on incline le manche à 

gauche, l’avion s’incline à 

gauche et le nez part à droite. 

Si on incline le manche à 

droite, l’avion s’incline à 

droite et le nez part à gauche.




LA DIRECTION: 


• le nez de l’avion part à droite 

ou à gauche 


• les ailes s’inclinent dans le 

même sens que le déplacement 

du nez = roulis induit 

Si on met du pied à gauche, le 

nez de l’avion part à gauche 

et les ailes s’inclinent à 

gauche. 

Si on met du pied à droite, le 

nez de l’avion part à droite et 

les ailes s’inclinent à droite.















La manette des gaz permet de contrôler la puissance du moteur. 

Pour accélérer on augmente la puissance et pour décélérer on 

réduit la puissance. 

Pour obtenir une décélération efficace il faut utiliser un frein 

aérodynamique ou aérofrein. 

On peut aussi utiliser des spoilers montés sur les ailes. 

Ils sont utilisés sur les avions rapides et sur les planeurs.




Aérofrein de 

F86 Sabre




Spoiler de Falcon 7X




Les aérofreins du Su 25 Frogfoot sont situés au bout des ailes.















Sur les surfaces mobiles il y a des efforts aérodynamiques. Si 

les gouvernes ne sont pas bien équilibrées, elles peuvent 

osciller dangereusement autour de leur axe. 

Pour éviter cela on les équilibre, avec des masselottes. 

La compensation des gouvernes permet de soulager les 

efforts du pilote pour les maintenir dans une position donnée 

(utilisation de tabs ou gouvernes déportées = compensateurs 

d’évolutions). 

Elle peut permettre également d’annuler le efforts pour 

maintenir une attitude donnée (utilisation de trims = 

compensateurs de régime).




Exemples de dispositifs de compensation statique des gouvernes. 

Compensateur 

d’évolutions 

Compensateur 

de régime (Trim)














V-9 Les dispositifs de transmission 

Il existe trois types de transmission classiques pour les 

commandes de vol: 

• les transmissions directes par câble ou par bielles 

• les transmissions hydrauliques 

• les transmissions électriques




La transmission directe par câble métallique ou par bielle 

fut la première utilisée. 

Elle est toujours employée pour 

les avions légers est pas trop rapides 

Les efforts aux commandes pour ces aéronefs restent 

raisonnables et une personne normalement constituée peut 

piloter ses appareils sans problème.




Transmission directe par câble pour la profondeur: 

commande Manche ou volant 

gouverne 

Elévateurs




Transmission directe par câble pour le gauchissement: 

commande 

Manche ou volant 

gouverne 

Ailerons




Transmission directe par câble pour la direction: 

commande 

Palonnier 

gouverne 

Gouverne de direction




La taille, le poids et la vitesse des aéronefs ont augmenté 

les efforts aux commandes aussi. 

Il faut assister le pilote dans les efforts à fournir 

on utilise l’énergie hydraulique. 

L ’action aux commandes est transmise par des bielles jusqu’à 

des servocommandes qui actionnent les gouvernes.




Servocommande 

Gouverne 

Bielle




Pour rendre les aéronefs plus manœuvrants (avions de 

combat) ou pour économiser du carburant (avions de ligne), 

il faut diminuer la stabilité des aéronefs. 

le pilotage devient délicat, voir impossible. 

Il faut assister le pilote à l’aide d ’un ordinateur. 

Cela s ’appelle des commandes de vol électriques (CDVE) ou 

fly by wire (FBW).




Principe d ’une chaîne de commandes de vol électriques 

Pilote 

Commandes 

(Manche et 

palonnier) 

Effort physique Signaux 

électriques 

Action hydraulique 

Gouvernes 

Servo- 

commande 

Ordinateur 

avec modèle 

de vol 

Moteur 

électrique




Les commandes de vol électriques apportent les avantages suivants: 

• rendre pilotables des avions instables 

• optimiser les actions aux commandes du pilote 

• supprimer la gestion des effets secondaires 

• interdire les sorties du domaine de vol 

• diminuer la consommation en croisière 

Elles sont utilisées pour les avions de combat modernes et pour les 

avions de ligne. Elles feront prochainement leur apparition sur les 

jets d ’affaire.




Vérin hydraulique 

Servocommandes 

Gouverne




















VI Structure d’un aéronef 

VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef 

et matériaux de construction 

VI-2 Structure d ’un fuselage 

VI-3 Structure d ’une aile



VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction 

Les principaux efforts auxquels est soumise la structure d ’un aéronef: 

Traction 

Compression 

Cisaillement 

Flexion Torsion Flexion + torsion




Flexion des ailes d ’un planeur sous l ’effet de la portance. 

Compression 

Traction




Historiquement : 

• bois et toile 

• bois recouvert de contre-plaqué 

• structure métallique 

• matériaux composites 

• structures mixtes




Structure en bois et toile: 

Avantages: 

• le bois est à la fois souple et résistant 

• il est relativement facile à travailler 

• il s’assemble par collage 

Inconvénients: 

• sensible à l ’humidité 

• évolue dans le temps 

• le revêtement doit être régulièrement refait




Les bois utilisés: 

• épicéa 

• acajou 

• frêne 

• sapin … 

Les toiles utilisées: 

• lin 

• coton 

• dacron ... 

Pour les avions rapides on remplace le 

revêtement en toile par du contre-plaqué 

afin d’augmenter la rigidité de l’ensemble 

de la structure et de limiter les 

déformations aux grandes vitesses. 

Le bois résiste deux fois mieux à la 

traction qu’à la compression. Les 

semelles d’extrados des longerons sont 

donc plus épaisses que les semelles 

d’intrados.




Sopwith Triplane




Structure métallique: 

Avantages: 

• le métal est plus rigide et plus résistant 

• peut former des alliages selon les propriétés voulues 

• s’assemble par boulonnage, rivetage ou collage 


• plus ou moins sensible à la corrosion 

• se déforme irréversiblement sous forte contrainte 

• relativement lourd




Les métaux utilisés: 

On utilise essentiellement des alliages pour obtenir à la fois légèreté, 

bonne résistance mécanique et résistance à la corrosion. Ils sont à 

base de: 

• aluminium (léger et résistant à l ’oxydation) 

• cuivre (résistant) 

• titane (résiste aux haute températures et fortes contraintes).




CM 170 Fouga Magister




Structure en matériaux composites: 

Avantages: 

• encaissent de fortes contraintes sans rupture ni déformations 

résiduelles 

• permettent de réaliser n ’importe quelle forme 

• insensibles à la corrosion 


• plus ou moins difficiles à polymériser 

• leur assemblage (collage, rivetage, boulonnage) peut être 

problématique




Les matériaux utilisés: 

On utilise essentiellement des polymères (longues chaînes de 

molécules identiques) ou des résines. Les composants peuvent être 

divers: polyéthylène, résines époxy, fibres de verre,…. 

Les composants de ces matériaux sont en général très toxiques et 

leur manipulation n ’est pas sans risques pour les opérateurs et 

pour l ’environnement.



VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction



VI-1 Efforts appliqués sur un aéronef et matériaux de construction




Structures mixtes: 

Les raisons de l’emploi d’une structure mixte (alliant plusieurs des 

types vus précédemment) peuvent être diverses: 

• coût 

• disponibilité des matériaux 

• difficultés d ’usinage ou d ’assemblage …. 

Beaucoup d’avions de transport ou de combat modernes ont des 

structures mixtes métal - matériaux composites.




Voilure et empennages en matériaux composites 

Fuselage métallique








VI-2 Structure d’un fuselage 

Structure en treillis: 

Dans cette structure on constitue un squelette du fuselage à l ’aide 

de poutres en bois ou de tubes métalliques. 

Les poutres traversant l’avion de la queue jusqu’au nez sont 

appelées longerons. Les autres sont appelées traverses. 

L’ensemble est recouvert d’un revêtement non travaillant.




Longeron 

Traverses




Traverses 

Longeron




Structure Monocoque: 

Dans cette structure on réalise un assemblage de cadres par 

l’intermédiaire d’un revêtement travaillant. 

Les cadres sont des éléments de structure perpendiculaires à l’axe 

longitudinal (ligne de foi) de l’avion. Ils donnent la forme d ’une 

coupe du fuselage perpendiculairement à cet axe. 

Les revêtement est dit travaillant parce qu’il participe de façon 

importante à la rigidité du fuselage.




Revêtement 

travaillant 

Cadres




Structure Semi-monocoque: 

Dans cette structure on réalise un assemblage de cadres par 

l ’intermédiaire de longerons et de lisses. Le tout étant recouvert 

d ’un revêtement non travaillant. 

Les lisses sont des tiges longitudinales reliant 2 ou plusieurs cadres. 

Elles assistent les longerons pour assurer la rigidité du fuselages 

mais elles sont bien plus petites. 

Le revêtement est dit non travaillant parce qu’il ne participe pas de 

façon importante à la rigidité du fuselage.




Lisses 

Longerons 

Cadres




Cadre 

Lisses 

Longerons








VI-3 Structure d’une aile 

La structure la plus classique s’apparente à la structure 

semi-monocoque. Les cadres sont alors appelés des 

nervures. 

L ’aile peut-être alors mono-longeron ou multi-longerons. 

Le revêtement de l’aile est alors en général non travaillant. 

Une autre structure classique est dite en caisson : un 

ensemble d ’éléments longitudinaux et transversaux forme 

des caissons recouverts par un revêtement travaillant.



VI-3 Structure d’une aile 

Nervure 

Longeron



Montage d’un Airbus A340-600

Fin 

Structure des aéronefs

II-1 Les différentes formes d 'ailes - IMS

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